Technische Universiteit Delft
Alle promoties, intree- en afscheidsredes worden gehouden in de Aula van de
TU Delft, Mekelweg 5, Delft
Promotie
Stralingsdetectoren
7 juni 2002 | 10.30 uur
hr. J. Sonský | engineer in physics, Czech Technical University, Praag,
Tsjechië
promotor | Prof.dr.ir. C.W.E. van Eijk (fac TNW/IRI)
toeg.prom. | Dr.ir. R.W. Hollander (fac TNW/IRI)
Multi-anode linear SDDs for high-resolution X-ray spectroscopy: charge
confinement and integration of read-out electronics.
Dit proefschrift beschrijft het ontwerp, de productie en metingen aan een
één-dimensionale positie-gevoelige detector voor zachte röntgenstraling (0,2
- 10 keV), de zgn. multi-anode silicium drift detector (SSD). Het bijzondere
van dit type detector is de extreem lage capaciteit van de uitleeselektrode,
die bovendien onafhankelijk is van de afmetingen van de detector. Hierdoor
is het mogelijk om met relatief grote detectoren (groot detectie-rendement)
zeer nauwkeurig en snel de ladingsinhoud van een impuls te bepalen, die het
gevolg is van een absorptie van een röntgenfoton in de SDD (goede
energieresolutie). Telsnelheden van ~105 s-1 zijn mogelijk. De
positie-informatie wordt verkregen door de lading t.g.v. één röntgenfoton te
verzamelen op één van de uitleeselectroden van de multi-anode-array.
Voor de ontwikkeling van een grote multi-anode SDD voor zachte
röntgenstraling moesten twee essentiële problemen worden opgelost: het
positieafhankelijke ladingsverlies naar naburige anodes en de integratie van
de eerste trap van de voorversterker (p-JFET) op de detectorchip. Het eerste
probleem is opgelost door potentiaalbarrières te creëren tussen de
stripvormige gebieden van de SDD van waaruit de lading naar één anode-pixel
wordt getransporteerd. Hiertoe zijn zaagtand-vormige p+-implantaties
aangebracht loodrecht op de transport- of driftrichting. Uitvoerig is
onderzocht welke positieresolutie bereikt kan worden met dit concept in
samenhang met de inhoud van de ladingswolk, die nog binnen de
potentiaalgootjes gevangen kan worden. Het probleem van de integratie is een
optimalisatie-probleem; voor de productie van zeer goede ruisarme JFETs is
een temperatuur van minimaal 950*C nodig terwijl voor detectoren met een
extreem lage lekstroom maximaal 600*C kan worden toegestaan. Het is mogelijk
gebleken om een proces te ontwikkelen, het zgn. Smart700-proces met een
temperatuurbudget van 700*C, waarmee zowel goede detectoren als goede JFETs
kunnen worden gefabriceerd. Een andere mogelijkheid om het
integratieprobleem op te lossen is om een detectorproces voor 950*C te
ontwikkelen, waarbij de lekstroom toch laag blijft. Ook deze mogelijkheid is
onderzocht en de resultaten daarvan worden in dit proefschrift beschreven.
Voor verder lezen:
* H. Valk: "Development of advanced silicon drift detectors,"
proefschrift TUD, 1999.
* G. Lutz: "Semiconductor Radiation Detectors: Device Physics,"
Springer, Berlin, 1999.
Maarten van der Sanden
Wetenschapsvoorlichter
Communicatie & Marketing Groep / TU Delft
tel.: 015 2785454
fax.: 015 2781855
GSM: 06 20408176